WO2008069118A1 - 石炭灰の処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method and apparatus for treating coal ash, and in particular, effectively uses fly ash generated in a coal-fired thermal power plant, etc. as a raw material for cement while reducing the mercury concentration in cement kiln exhaust gas.
- the present invention relates to a method and apparatus for treating coal ash.
- fly ash generated in coal-fired thermal power plants and the like has been used as a raw material for cement admixtures, concrete admixtures, artificial lightweight aggregates, and the like.
- various problems occur. Therefore, it is necessary to remove the unburned carbon, and many techniques have been proposed.
- fly ash when fly ash is used as a cement admixture, it is possible to add wet ash to the cement mill after decarburization using the wet flotation method. It is thought that.
- fly ash when fly ash is used as a cement mixture, water is added to the fly ash to form a slurry, and then a foaming agent is added to generate bubbles while stirring. After unburned carbon of ash was adhered, air bubbles were removed, and unburned carbon in fly ash was removed, it was pulverized with a cement mill together with a cleansing force (see, for example, Patent Document 1).
- the exhaust gas of cement kiln contains a trace amount of metallic mercury. Its origin is mercury contained in recyclable resources such as fly ash as well as mercury contained in natural raw materials such as limestone, which is the main raw material of cement.
- Patent Document 1 Japanese Patent No. 3613347
- the present invention has been made in view of the above problems, and is a coal ash capable of effectively using coal ash while reducing the mercury concentration in the exhaust gas of the cement kiln.
- An object is to provide a processing method and a processing apparatus.
- the present invention provides a method for treating coal ash, wherein the coal ash is received in a cement production facility, and the received coal ash is separated into ash and unburned carbon, and separated.
- the ash content is used as a cement raw material in the cement production facility, and the separated unburned carbon is used in the cement production facility according to the mercury concentration in the exhaust gas of the cement kiln of the cement production facility.
- the unburned carbon in which mercury is unevenly distributed is not put into the cement production facility. Because it can be processed in equipment other than the cement production facility and the amount of unburned carbon input to the cement production facility can be adjusted, the increase in the mercury concentration in the exhaust gas from the cement kiln is avoided. be able to.
- unburned carbon obtained by separating mercury from the separated unburned carbon can be used as fuel in the cement manufacturing facility.
- unburned carbon can be used as fuel in the cement manufacturing facility without increasing the mercury concentration in the exhaust gas of the cement kiln.
- the ash and unburned carbon in the coal ash can be separated by an electrostatic method or a flotation method.
- the mercury can be separated from the separated unburned carbon by temperature programmed desorption using an inert gas or elution separation using an oxidizing agent. Further, in the method for treating coal ash, the unburned carbon from which the mercury has been removed is used as a cement kiln firing fuel or a coal ash drying fuel after wet decarbonization. Can be used.
- the mercury removed from the unburned carbon can be adsorbed on an ion exchange resin, or oxidized and separated as a solid to be reduced to a mountain.
- the present invention is a coal ash treatment apparatus, wherein the coal ash is received into a cement production facility, and the first separating means for separating the received coal ash into ash and unburned carbon.
- the ash separated by the first separation means can be used as a cement raw material in the cement production facility, and the first By removing mercury from the unburned carbon separated by the second separation means, the mercury was removed at the cement production facility without increasing the mercury concentration in the exhaust gas of the cement kiln. Use unburned carbon as fuel.
- coal ash can be effectively used while reducing the mercury concentration in the cement kiln exhaust gas.
- a coal ash treatment apparatus 1 includes a fly ash receiving facility 2, an unburned carbon removal device 3, and a mercury recovery device 4.
- the fly ash receiving facility 2 is for receiving fly ash generated in a coal-fired thermal power plant or the like for effective use in the cement manufacturing facility, and includes a pressure-feed tank or the like.
- the unburned carbon removal device 3 removes unburned carbon from the fly ash provided from the fly ash receiving facility 2 by an electrostatic method or a flotation method, and removes ash and unburned carbon. Provided to get.
- the mercury recovery device 4 is provided for separating and recovering mercury from unburned carbon separated from fly ash by the unburned carbon removal device 3, and includes, for example, a temperature-programmed desorption device, an elution separation device, and the like. Used.
- Fly ash is received by a fly ash receiving facility 2 from a coal-fired thermal power plant or the like, and the unburned carbon removal device 3 is supplied via a transporter or the like.
- unburned carbon in the fly ash is removed by the unburned carbon removing device 3.
- Japanese Patent No. 3613347 can use a method for removing unburned carbon from fly ash.
- the ash separated by the unburned carbon removal device 3 is supplied to the cement firing facility 5 as a raw material for cement via a transporter or the like.
- the unburned carbon separated by the unburned carbon removing device 3 is supplied to the mercury recovery device 4 and mercury is recovered from the unburned carbon by temperature-programmed desorption using an inert gas.
- the unburned carbon from which mercury has been removed by the mercury recovery device 4 is used as an auxiliary fuel for cement production in the cement firing device 5.
- This unburned carbon can also be blown from the main burner into a cement kiln that can be blown into the calciner through a burner.
- this unburned carbon it is also possible to use this unburned carbon as a fuel for drying coal ash after wet decommissioning, which can be used simply as a fuel for cement production.
- Mercury separated by the mercury recovery device 4 may be recovered by adsorbing it to an ion exchange membrane resin such as a chelate resin which may be converted into a solid by adding an oxidant to the base.
- an ion exchange membrane resin such as a chelate resin which may be converted into a solid by adding an oxidant to the base.
- Table 1 shows that unburned carbon in fly ash is attached to bubbles by flotation.
- the fly ash slurry is divided into floss containing unburned carbon and tail containing ash, and the results of measuring the mercury content of each are shown.
- Hg was analyzed by heat vaporization atomic absorption spectrometry after finely pulverized after air drying.
- unburned carbon is recovered from a cake obtained by solid-liquid separation of froth, and this unburned carbon is treated in equipment other than the cement manufacturing equipment without being introduced into the cement manufacturing equipment.
- cement raw materials used in cement production facilities are divided into natural raw materials mainly made of limestone, fly ash generated in coal-fired thermal power plants, and other raw materials.
- the amount of raw materials used, the mercury content, the amount of mercury brought in, and the contribution rate are compared.
- FIG. 1 is a flow chart showing an embodiment of a coal ash treatment apparatus according to the present invention.
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Abstract
【課題】セメントキルン排ガス中の水銀濃度を低減しながら、石炭灰を有効に利用する。
【解決手段】火力発電所等から石炭灰をセメント製造設備に受け入れ、受け入れた石炭灰を灰分と未燃カーボンとに分離し、分離した灰分を該セメント製造設備においてセメント原料として利用し、分離した未燃カーボンを、該セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀濃度に応じて、該セメント製造設備において利用する。セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀濃度が高い場合には、石炭灰のうち、水銀が偏在する未燃カーボンをセメント製造設備に投入せずに、該セメント製造設備以外の設備で処理したり、該セメント製造設備への未燃カーボンの投入量を調整したりすることもできる。分離した未燃カーボンから水銀を分離し、水銀を分離した後の未燃カーボンをセメント製造設備において燃料として利用することができる。
Description
明 細 書
石炭灰の処理方法及び処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、石炭灰の処理方法及び処理装置に関し、特に、セメントキルン排ガス中 の水銀濃度を低減しながら、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュ等をセ メント原料として有効利用する石炭灰の処理方法及び処理装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュは、セメント用混合材、コン クリート用混和材、人工軽量骨材の原料等に利用されている。この際、フライアッシュ 中に未燃カーボンが多いと種々の問題が発生するため、未燃カーボンを除去する必 要があり、多くの技術が提案されている。特に、フライアッシュをセメント用混合材とし て利用する際には、湿式浮選法による脱炭処理後、湿灰をセメントミルに添加するこ と力 設備コストや運転コストを最も抑えることができる方法と考えられてレ、る。
[0003] そのため、フライアッシュをセメント用混合材として利用する際には、フライアッシュ に水を加えてスラリーとした後、起泡剤を添加し、撹拌しながら気泡を発生させ、この 気泡にフライアッシュの未燃カーボンを付着させ、気泡を除去して、フライアッシュ中 の未燃カーボンを除去した後、クリン力とともにセメントミルで粉砕していた（例えば、 特許文献 1参照)。
[0004] 一方、セメントキルンの排ガスには、微量の金属水銀が含まれている。その起源は、 セメントの主原料である石灰石等の天然原料が含有する水銀の他、フライアッシュ等 の他品種にわたるリサイクル資源に含まれる水銀である。
[0005] 近年、廃棄物のセメント原料化及び燃料化によるリサイクルが推進され、廃棄物の 処理量が増加するに従い、セメントキルン排ガス中の水銀濃度も増加する傾向にある
[0006] 特許文献 1 :日本国特許第 3613347号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] しかし、セメントキルンの排ガスに低濃度で含まれる水銀を、多量の排ガスから除去 することは極めて困難であり、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度が増加すると、大 気汚染の原因となるおそれがあるとともに、フライアッシュ等のリサイクル資源利用拡 大の阻害要因となるおそれもある。
[0008] そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルンの排 ガス中の水銀濃度を低減しながら、石炭灰を有効に利用することが可能な石炭灰の 処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 上記目的を達成するため、本発明は、石炭灰の処理方法であって、石炭灰をセメ ント製造設備に受け入れ、受け入れた石炭灰を灰分と未燃カーボンとに分離し、分 離した灰分を該セメント製造設備においてセメント原料として利用し、分離した未燃力 一ボンを、該セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀濃度に応じて、該セ メント製造設備において利用することを特徴とする。
[0010] そして、本発明によれば、セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀濃度 が高い場合には、石炭灰のうち、水銀が偏在する未燃カーボンをセメント製造設備に 投入せずに、該セメント製造設備以外の設備で処理したり、該セメント製造設備への 未燃カーボンの投入量を調整したりすることもできるため、セメントキルンの排ガス中 の水銀濃度が上昇することを回避することができる。
[0011] 前記石炭灰の処理方法において、前記分離した未燃カーボンから水銀を分離した 未燃カーボンを、前記セメント製造設備において燃料として利用することができる。こ れにより、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度を増加させることなぐ前記セメント製 造設備において未燃カーボンを燃料として利用することができる。
[0012] 前記石炭灰の処理方法において、前記石炭灰中の前記灰分と前記未燃カーボン とを、静電法又は浮選法によって分離することができる。
[0013] 前記石炭灰の処理方法において、前記分離した未燃カーボンから前記水銀を、不 活性ガスを用いた昇温脱離、又は酸化剤を用いた溶出分離によって分離することが できる。さらに、前記石炭灰の処理方法において、前記水銀を除去した未燃カーボン を、セメントキルンの焼成用燃料、又は湿式脱カーボン後の石炭灰の乾燥用燃料とし
て用いることができる。
[0014] また、前記石炭灰の処理方法において、前記未燃カーボンから除去した前記水銀 を、イオン交換樹脂に吸着させるか、酸化して固体として分離して山元へ還元するこ と力 Sできる。
[0015] さらに、本発明は、石炭灰処理装置であって、石炭灰をセメント製造設備に受け入 れる受け入れ手段と、受け入れた石炭灰を灰分と未燃カーボンとに分離する第 1の 分離手段と、分離した灰分を該セメント製造設備にセメント原料として供給する第 1の 供給手段と、前記第 1の分離手段によって分離された未燃カーボンから水銀を分離 する第 2の分離手段と、水銀が除去された未燃カーボンを、前記セメント製造設備に 燃料として供給する第 2の供給手段とを備えることを特徴とする。
[0016] そして、この石炭灰処理装置によれば、上述のように、第 1の分離手段によって分 離された灰分を、セメント製造設備においてセメント原料として利用することができると ともに、前記第 1の分離手段によって分離された未燃カーボンから、さらに第 2の分離 手段によって水銀を除去することにより、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度を増加 させることなく、セメント製造設備において、水銀が除去された未燃カーボンを燃料と して禾 IJ用すること力 Sでさる。
発明の効果
[0017] 以上のように、本発明にかかる石炭灰の処理方法及び処理装置によれば、セメント キルン排ガス中の水銀濃度を低減しながら、石炭灰を有効に利用することができる。 発明を実施するための最良の形態
[0018] 次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説 明にお!/、ては、本発明に力、かる方法及び装置による処理の対象となる石炭灰として
、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュの場合を例にとって説明する。
[0019] 図 1に示すように、本発明にかかる石炭灰処理装置 1は、フライアッシュ受入設備 2 と、未燃カーボン除去装置 3と、水銀回収装置 4とで構成される。
[0020] フライアッシュ受入設備 2は、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュをセ メント製造設備において有効利用するために受け入れるためのものであって、圧送 式のタンク等を備える。
[0021] 未燃カーボン除去装置 3は、静電法又は浮選法等によって、フライアッシュ受入設 備 2からもたらされたフライアッシュから未燃カーボンを除去して、灰分と未燃カーボ ンを得るために設けられる。
[0022] 水銀回収装置 4は、未燃カーボン除去装置 3によってフライアッシュから分離された 未燃カーボンから水銀を分離回収するために設けられ、例えば、昇温脱離装置、溶 出分離装置等が用いられる。
[0023] 次に、上記構成を有する石炭灰処理装置 1の動作について、図 1を参照しながら説 明する。
[0024] 石炭焚き火力発電所等からフライアッシュをフライアッシュ受入設備 2に受け入れ、 輸送機等を介して未燃カーボン除去装置 3にフラアッシュを供給する。
[0025] 次に、未燃カーボン除去装置 3においてフライアッシュ中の未燃カーボンを除去す る。例えば、浮選法による場合には、特許第 3613347号に力、かるフライアッシュ中の 未燃カーボンの除去方法等を用いることができる。
[0026] 未燃カーボン除去装置 3によって分離された灰分は、輸送機等を介して、セメント 用原料としてセメント焼成設備 5に供給する。
[0027] 一方、未燃カーボン除去装置 3によって分離された未燃カーボンは、水銀回収装 置 4に供給し、不活性ガスを用いた昇温脱離等により未燃カーボンから水銀を回収 する。
[0028] 水銀回収装置 4によって水銀が除去された未燃カーボンは、セメント焼成装置 5に おいてセメント製造用補助燃料として使用する。この未燃カーボンは、仮焼炉にバー ナを介して吹き込んでもよぐセメントキルンにメインパーナから吹き込むこともできる。 また、この未燃カーボンをセメント製造用燃料として使用するだけでなぐ湿式脱力一 ボン後の石炭灰の乾燥用燃料として用いることもできる。
[0029] 水銀回収装置 4によって分離された水銀は、酸化剤を添加して固体とし、山元へ還 元してもよぐキレート樹脂等のイオン交換膜樹脂に吸着させて回収してもよい。
[0030] 次に、本発明にかかる石炭灰の処理方法及び処理装置による水銀の回収効果に ついて、説明する。
[0031] 表 1は、浮選法によってフライアッシュ中の未燃カーボンを気泡に付着させて浮上さ
せ、フライアッシュスラリーを、未燃カーボンを含むフロスと、灰分を含むテールとに分 離し、各々の水銀含有率を測定した結果を示す。水銀含有率を測定するにあたって 、 Hgは、風乾後、微粉砕したものを加熱気化原子吸光法によって分析した。
[表 1]
注）一は、定量下限値未満であることを示す
[0033] 同表に示すように、未燃カーボンを含むフロス側に水銀が偏在していることが判る。
従って、例えば、フロスを固液分離して得られたケークから未燃カーボンを回収し、こ の未燃カーボンをセメント製造設備に投入せずに、該セメント製造設備以外の設備 で処理したり、未燃カーボンから水銀を分離した後、セメント製造設備において燃料 として利用することで、セメントキルンの排ガス中の水銀濃度を増加させることなくフラ ィアッシュを有効利用することができる。
[0034] また、表 2は、セメント製造設備において使用されるセメント原料を、石灰石を主原 料とする天然原料と、石炭焚き火力発電所等で発生したフライアッシュと、その他の 原料に分けた場合の各原料の使用量、水銀含有率、水銀持込量及び寄与率を比較 したものである。
[0035] [表 2]
注）'水銀含有率は、天然原料の水銀含有率を 1とした場合の
各原料の水銀含有率を示す
-水銀持込量 =使用量（質量。 /6) X水銀含有率 同表に示されるように、水銀含有率を比較すると、フライアッシュが最も高ぐ寄与率 が 49. 2%であるため、フライアッシュ中に含まれる水銀を除去することにより、セメン
ト製造設備のキルン排ガス中の水銀濃度を略々半減させることができる。 図面の簡単な説明
[0037] [図 1]本発明にかかる石炭灰処理装置の一実施の形態を示すフローチヤ 符号の説明
[0038] 1 石炭灰処理装置
2 フライアッシュ受入設備
3 未燃カーボン除去装置
4 水銀回収装置
5 セメント焼成装置
Claims
[1] 石炭灰をセメント製造設備に受け入れ、
受け入れた石炭灰を灰分と未燃カーボンとに分離し、
分離した灰分を該セメント製造設備においてセメント原料として利用し、 分離した未燃カーボンを、該セメント製造設備のセメントキルンの排ガス中の水銀 濃度に応じて、該セメント製造設備において利用することを特徴とする石炭灰の処理 方法。
[2] 前記分離した未燃カーボンから水銀を分離し、水銀を分離した後の未燃カーボン を、前記セメント製造設備において燃料として利用することを特徴とする請求項 1に記 載の石炭灰の処理方法。
[3] 前記石炭灰中の前記灰分と前記未燃カーボンとを、静電法又は浮選法によって分 離することを特徴とする請求項 1又は 2に記載の石炭灰の処理方法。
[4] 前記分離した未燃カーボンから前記水銀を、不活性ガスを用いた昇温脱離、又は 酸化剤を用いた溶出分離によって分離することを特徴とする請求項 1、 2又は 3に記 載の石炭灰の処理方法。
[5] 前記水銀を除去した未燃カーボンを、セメントキルンの焼成用燃料、又は湿式脱力 一ボン後の石炭灰の乾燥用燃料として用いることを特徴とする請求項 1乃至 4のいず れかに記載の石炭灰の処理方法。
[6] 前記未燃カーボン力 除去した前記水銀を、イオン交換樹脂に吸着させるか、酸化 して固体として分離して山元へ還元することを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれか に記載の石炭灰の処理方法。
[7] 石炭灰をセメント製造設備に受け入れる受け入れ手段と、
受け入れた石炭灰を、灰分と未燃カーボンとに分離する第 1の分離手段と、 分離した灰分を、該セメント製造設備にセメント原料として供給する第 1の供給手段 と、
前記第 1の分離手段によって分離された未燃カーボンから水銀を分離する第 2の分 離手段と、
水銀が除去された未燃カーボンを、前記セメント製造設備に燃料として供給する第
の供給手段とを備えることを特徴とする石炭灰処理装置。
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